Nghiên cứu tính toán chiều dài bầu neo trong biện pháp dùng neo để gia cố taluy đường miền núi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ PHƯƠNG NAM ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN CHIỀU DÀI BẦU NEO TRONG BIỆN PHÁP DÙNG NEO ĐỂ GIA CỐ TALUY ĐƯỜNG MIỀN NÚI CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ Mà SỐ NGÀNH : 60.58.30 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2008 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS VÕ PHÁN Cán chấm nhận xét : Caùn chấm nhận xét : Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp HCM, ngày tháng năm 2006 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Thị Thu Thủy Phái: Nữ Ngày, tháng, năm Sinh: 15 – 06 – 1977 Nơi Sinh: Quảng Ngãi I TÊN ĐỀ TÀI : PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2008 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC -Tp.HCM, ngày tháng 12 năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : Lê Phương Nam Ngày, tháng, năm sinh : 14/02/1979 Chuyên ngành : Xây Dựng Đường Ơ Tơ Và Đường Thành Phố Mã nghành : 60.58.30 Phái : Nam Nơi sinh : Đà Nẵng MSHV : 00105016 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN CHIỀU DÀI BẦU NEO TRONG BIỆN PHÁP DÙNG NEO ĐỂ GIA CỐ TALUY ĐƯỜNG MIỀN NÚI II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : Nhiệm vụ: Nghiên cứu phương pháp tính tốn chiều dài bầu neo (chiều dài dính bám) biện pháp dùng hệ thống nhiều neo hố khoan để gia cố taluy đường miền núi Nội dung luận văn : Chương : Mở Đầu Chương 1: Tổng quan nguyên nhân gây sạt lở mái taluy dương giải pháp phòng chống Chương 2: Nghiên cứu dang ổn định phương pháp tính tốn ổn định mái dốc taluy Chương 3: Tổng quan giải pháp dùng neo đất phương pháp thiết kế Chương 4: Nghiên cứu thiết kế gia cố taluy dương hệ thống nhiều neo lỗ khoan Chương 5: Ứng dụng tính tốn ổn định taluy dương hệ thống hệ thống nhiều neo lỗ khoan cho cơng trình cụ thể Chương : Kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: / / 2008 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 01 / 12 / 2008 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS VÕ PHÁN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS VÕ PHÁN Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày TRƯỞNG PHÒNG ĐT - SĐH tháng năm 2008 TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành với giúp đỡ tận tình Tiến Sĩ Võ Phán _ người thầy thường xuyên theo dõi, hướng dẫn thời gian qua để tơi hồn thành luận văn Qua tác giả bày tỏ lời cảm ơn Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, khoa Sau Đại Học, khoa Xây Dựng, môn Cầu Đường, môn Địa Cơ Nền Móng Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô truyền đạt kiến thức năm qua Xin chân thành cảm ơn công ty cổ phần Tư Vấn Thiết Kế Giao Thơng Vận Tải phía Nam đồng nghiệp, bạn bè tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tơi q trình học tập thu thập tài liệu để hoàn thành luận văn Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình động viên, khuyến khích tạo điều kiện để tác giả học tập hoàn thành luận văn ]^ MỤC LỤC TĨM TẮT LUẬN VĂN Với luận văn này, tác giả tập trung nghiên cứu ổn định mái dốc mái taluy dương đường miền núi biện pháp dùng neo đất Trên sở lý thuyết tính tốn khả chịu lực thơng qua chiều dài dính bám neo, tác giả phân tích toán tổng quát ổn định mái taluy dương sử dụng hệ thống “nhiều neo lỗ khoan” nhằm mục đích đạt sức chịu tải lớn với chiều dài neo tối ưu hướng sử dụng làm biện pháp gia cố chống sạt lở mái taluy dương Một số kết luận rút từ luận văn: Trong biện pháp gia cố chống sạt lở mái taluy đường miền núi, giải pháp dùng neo để gia cố giải pháp hợp lý khối lượng lớn (70-80%) công tác đào đất, tránh gây ảnh hưởng nhiều vào môi trường xung quanh Trong phạm vi góc nghiêng đề nghị đặt neo so với phương đứng từ 150 ÷ 450 , hệ số an toàn Kmin thay đổi tăng dần góc nghiêng từ 150-300 qua góc nghiêng 300 hệ số an tồn Kmin lại giảm dần Như vậy, với góc nghiêng đặt neo 300 cho hệ số an toàn Kmin lớn Sự phân bố ứng suất dọc toàn chiều dài dính bám neo khơng đồng dẫn tới việc không nâng cao sức chịu tải neo tăng chiều dài dính bám neo Với cách sử dụng đoạn chiều dài dính bám neo ngắn bố trí xen kẽ hệ thống SBMA nêu nâng cao hiệu phương pháp dùng neo Qua cơng trình thực tế thực nước phát triển giới, gần nước khu vực ASEAN chứng minh khả chịu tải neo dùng hệ thống SBMA cao sức chịu tải neo thông thường từ 80-200% ABSTRACT In this thesis, the author focused on studying the solutions to improve the stability of slopes reinforced by anchor technology Based on the theory of ultimate anchor load from fixed length mechanism, the author analysed the general problem about stabling of slopes reinforced by the single bore multiple anchor system (SBMA) to have maximum ultimate anchor load with effectest tendon fixed length It is concluded the methods to use anchor in slope as following: - Stability of slopes reinforced by anchor technology is available method This method will reduce cut quantities very much (70-80%) - At field of applycation about reinforcement direction, angle of 300 is best because it make Kmin maximun - There are non-uniform distribution of bond stress along fixed length at all stage of loading - With stabling of slopes reinforced by the single bore multiple anchor system (SBMA) to make more ultimated anchor load than normal anchor (80%-200%) MỤC LỤC & NHIỆM VỤ LUẬN VĂN LỜI CẢM ƠN ABSTRACT TÓM TẮT LUẬN VĂN MỞ ĐẦU trang I Tính cấp thiết đề tài trang II Mục đích nghiên cứu đề tài trang III Phương pháp nghiên cứu trang IV Những hạn chế việc nghiên cứu trang CHƯƠNG 1_ TỔNG QUAN VỀ CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY SẠT LỞ MÁI TA LUY DƯƠNG VÀ GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG trang 1.1 Các nguyên nhân gây sạt lở mái taluy trang 1.1.1 Độ dốc chiều cao mái taluy trang 1.1.2 Hoạt động nước mặt nước ngầm trang 1.2 Một số giải pháp chống sạt lở taluy thực tế trang 1.2.1 Giải pháp cắt cơ, bạt mái , giảm tải trang 1.2.2 Giải pháp bê tông phun lưới cốt thép trang 1.2.3 Giải pháp tường chắn có cốt trang 10 1.2.4 Giải pháp tường chắn gia cố mái taluy trang 10 2.5 Giải pháp dùng neo đất gia cố taluy trang 13 CHƯƠNG 2_ NGHIÊN CỨU CÁC DẠNG MẤT ỔN ĐỊNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC TALUY trang 17 2.1 Các dạng dịch chuyển đất đá sườn dốc trang 17 2.1.1 Trượt trang 17 2.1.2 Sạt lở trang 18 2.1.3 Trượt lở trang 18 2.1.4 Trượt trôi trang 18 2.2 Các phương pháp tính tốn ổn định mái dốc trang 19 2.2.1 Trượt theo mặt phẳng trang 19 2.2.2 Phương pháp trượt trụ tròn trang 21 a Phương pháp phân mảnh cổ điển (Của Petterson Fellenius) b Phương pháp Bishop 2.3 Nhận xét trang 28 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP NEO TRONG ĐẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ trang 30 3.1 Khái niệm, phân loại, phạm vi ứng dụng neo trang 30 3.1.1 Khái niệm trang 30 3.1.2 Phân loại neo đất trang 30 3.1.2.1 Theo loại vật liệu cấu tạo dây neo trang 30 3.1.2.2 Theo phương pháp phun vữa xi măng phạm vi sử dụng trang 34 3.2 Cấu tạo neo đất trang 35 3.2.1 Vật liệu trang 37 3.2.1.1 Thanh neo (thép dự ứng lực) trang 37 3.2.1.2 Cơ cấu định tâm cấu đệm trang 37 3.2.1.3 Hộp nối trang 38 3.2.1.4 Các lớp bảo vệ trang 38 3.2.1.5 Bản đỡ trang 38 3.2.1.6 Xi măng trang 39 3.3 Thiết kế neo đất trang 39 3.3.1 Nguyên lý chung trang 39 3.3.2 Phân tích ổn định mái dốc có neo gia cố trang 39 3.3.3 Các dạng phá hệ thống neo trang 41 3.3.3.1 Sự phá hoại cốt thép dây neo trang 41 3.3.3.2 Sự phá hoại khối đất trang 42 3.3.3.3 Sự pháp hoại giao diện vữa/đất trang 43 3.3.3.4 Sự pháp hoại giao diện vữa/dây neo trang 44 3.3.3.5 Sơ đồ thiết kế hệ thống neo đất trang 45 3.3.3.6 Xác định chiều đoạn dính bám neo trang 48 a Xác định sức chịu tải cực hạn chiều dài bầu neo đất rời b Xác địng sức chịu tải cực hạn chiều dài bầu neo đất dính c Xác định sức chịu tải cực hạn chiều dài bầu neo đá 3.3.3.7 Thiết kế độ sâu neo đất đảm bảo ổn định chung trang 57 3.3.3.8 Thiết kế đầu neo đất trang 57 3.3.3.9 Xác định khoảng cách neo trang 59 3.3.3.10 Thử tải neo trang 59 a Qui trình thử tải b Tiến hành thử tải c Ứng xử biến dạng từ biến d Tải trọng khóa neo 3.3.3.11 Bảo vệ neo trang 65 a Ăn mòn ảnh hưởng ăn mòn đến neo đất b Bảo Vệ chống tượng ăn mịn neo 3.4 Cơng nghệ thi cơng neo đất trang 72 3.4.1 Trình tự thi cơng neo trang 72 3.4.2 Máy thi công trang 81 3.5 Nhận xét trang 82 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ GIA CỐ BẰNG HỆ THỐNG NHIỀU NEO TRONG MỘT LỔ KHOAN trang 85 4.1 Khái niệm, lịch sử hình thành trang 85 4.1.1 Khái niệm trang 85 4.1.2 Lịch sử hình thành phát triển trang 87 4.2 Cấu tạo hệ thống SBMA trang 88 4.2.1 Dây neo neo đơn vị trang 90 4.1.2 Hệ thống kích thủy lực trang 90 4.3 Nguyên tắc thiết kế trang 91 4.3.1 Nguyên lý chung trang 91 4.3.1.1 Ảnh hưởng giao diện vữa/đất đến khả chịu lực neo trang 91 4.3.1.2 Ảnh hưởng giao diện dây neo/vữa đến khả chịu lực neo trang 94 4.3.1.3 Xác định chiều dài dính bám neo đất rời trang 96 4.3.1.4 Xác định chiều dài dính bám neo đất dính trang 97 4.3.1.5 Nguyên lý thiết kế ống bọc dây neo trang 98 4.4 Biện pháp thi cơng kiểm sốt chất lượng trang 105 4.4.1 Biện pháp thi công trang 105 4.4.2 Kiểm soát chất lượng trang 106 4.5 Nhận xét trang 109 CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH TALUY DƯƠNG BẰNG HỆ THỐNG SBMA CHO MỘT CƠNG TRÌNH CỤ THỂ trang 110 5.1 Mô tả công trình trang 110 5.1.1 Vị trí địa hình, địa chất khu vực thiết kế trang 110 5.1.1.1 Vị trí trang 110 5.1.1.2 Quá trình sảy tượng sụt trượt trang 111 5.1.1.3 Khí hậu thủy văn trang 111 5.1.1.4 Đặc điểm địa tầng trang 111 5.1.1.5 Đặc điểm địa chất thủy văn trang 112 5.1.1.6 Đặc điểm địa chất trang 113 5.1.1.7 Mặt cắt ngang trạng điển hình trang 114 5.1.2 Kết luận, kiến nghị công tác khảo sát địa chất trang 116 5.2 Nội dung thiết kế trang 116 5.2.1 Mơ hình hóa mặt cắt trang 116 5.2.2 Các phương án thiết kế trang 117 5.2.2.1 Phương án đào giảm tải trang 117 5.2.2.2 Phương án tường chắn taluy dương trang 118 5.2.2.3 Phương án sử dụng neo thông thường trang 119 5.2.2.4 Phương án sử dụng hệ thống SBMA trang 125 5.3 Kết luận trang 127 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ trang 129 I Kết luận trang 129 II Kiến nghị trang 130 118 BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG XỬ LÝ Đơn STT Hạng mục Khối lượng vị 181854.87 Đào đất mái Taluy, đất cấp m3 Rãnh taluy m 501.43 BTXM M150 rãnh taluy Đá hộc xây vữa M100 hố thu m3 m3 97.78 151.31 Với giải pháp thay đổi mái dốc từ 1:0.75 sang mái dốc 1:1.5 kết hợp với bậc thềm dật cấp rộng 5m, qua kiểm toán hệ số an toàn Kmin= 1.035 chưa đảm bảo ổn định trượt (Ktc=1.3, quy trình khảo sát thiết kế biện pháp ổn định đường vùng có hoạt động trượt, sụt lở 22TCN 171-87) Ngồi ra, việc bạt taluy đường làm tầng thảm thực vật bề mặt taluy, tạo điều kiện cho nước mặt dễ dàng thấm vào lớp đất bên mái dốc, làm giảm hẳn cường độ chống cắt đất, đặc biệt lực dính đất giảm nhiều, đồng thời nước mưa ngấm vào đất làm cho dung trọng đất tăng lên, nghĩa trọng lượng khối trượt tăng, dẫn đến tượng trượt lở Do đó, phương án khơng khả thi 5.2.2.2 Phương án tường chắn taluy dương: 119 Với phương án thiết kế trên, mái taluy đào kiểm toán SLOPE/W thu hệ số an tồn: ¾ Kmin= 1.011 theo phương pháp Ordinary ¾ Kmin= 1.160 theo phương pháp Bishop ¾ Kmin= 1.003 theo phương pháp Janbu BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG XỬ LÝ Đào đất mái taluy, đất cấp Rãnh taluy Đơn vị m3 M BTXM M150 rãnh taluy m3 97.78 Đá hộc xây vữa M100 hố thu m3 151.31 Đá hộc xây vữa M100 tường chắn m3 1113.21 STT Hạng mục Khối lượng 145483.90 342.93 Theo phương án khối lượng đào đất giảm lại tăng thêm khối lượng đá hộc xây tường chắn, hệ số an toàn Kmin=1.116 chưa đảm bảo ổn định trượt (Ktc=1.3, quy trình khảo sát thiết kế biện pháp ổn định đường vùng có hoạt động trượt, sụt lở 22TCN 171-87) Hơn nữa, phạm vi đào bạt theo phương án có giảm so với phương án đào giảm tải phạm vi bạt mái taluy cịn lớn nguy ảnh hưởng nước mặt cịn nhiều Do đó, phương án không khả thi 5.2.2.3 Phương án sử dụng neo thông thường:[12] a Lựa neo để xử lý mái dốc: Neo dùng thân thẳng (loại A theo bảng phân loại neo BS 8081) có áp lực vữa phun nhỏ 4Mpa Về dây neo : dùng cáp dự ứng lực công ty VSL sản suất với đường kính cáp sợi ∅15mm có cường độ chịu lực tới hạn 1855 kN Các thiết bị khác đầu neo, ống bọc, cấu định tâm, VSL cung cấp 120 b Góc nghiêng neo: Tác giả tiến hành kiểm toán mái dốc với góc nghiêng đặt neo so với phương đứng từ 15 ÷ 45 cho kết sau: Góc nghiêng neo (độ) Hệ số an tồn Kmin 15 1.348 20 1.401 25 1.428 30 1.567 35 1.546 40 1.469 45 1.168 Từ kết trên, tác giả nhận thấy phạm vi góc nghiêng đề nghị đặt neo so với phương đứng từ 150 ÷ 450 , hệ số an toàn Kmin thay đổi tăng dần góc nghiêng từ 150-300 qua góc nghiêng 300 hệ số an toàn Kmin lại giảm dần Như vậy, với góc nghiêng đặt neo 300 cho hệ số an tồn Kmin lớn c Tính tốn cấu tạo neo đất Các hệ số an tồn chọn tính tốn cho kết cấu neo: hệ số an tồn tính giao diện đất/vữa FS = 2.0, hệ số an tồn tính giao diện Vữa/dây neo FS = 2.0, hệ số an toàn dùng tính dây neo FS = 2.0 - Chọn cơng nghệ thi công neo Ứng lực neo theo phương neo chọn:Ti = 600kN Khoảng cách neo theo phương ngang (hàng neo) 3m, khoảng cách theo phươmg dọc (cột neo) 3m, cột xếp theo hình hoa mai - Tính tốn thơng số neo: Nguyên tắc chọn thông số neo: từ số liệu mặt cắt ngang tự nhiên, ta tiến hành kiểm tra điều kiện ổn định mái dốc phần mềm Slope/W Từ kết kiểm tra ta xác định mặt trượt nguy hiểm ta tiến hành chọn thơng số phù hợp: 121 - Chiều dài khơng dính bám: Dựa vào góc nghiêng đặt neo mặt trượt nguy hiểm ta chọn chiều dài không dính bám neo cho phải thỏa điều kiện chiều dài phải vượt qua mặt trượt nguy hiểm khoảng tối thiểu 1.5m Do mặt trượt kiểm toán nguy hiểm trường hợp nằm lớp nên chiều dài neo tự chọn 13m - Chiều dài dính bám: Xác định dựa kết nghiên cứu FHWA đá : Tf = feff.π.D.L.τult => L = Τ W Sf π D τ ult (5.1) (5.2) Đường kính lỗ khoan lấy theo dẫn nhà sản suất Đối với loại neo cáp lựa chọn tính tốn đường kính lỗ khoan 130mm Theo nghiên cứu FHWA Little John (1979), ứng với địa chất đá phong hóa áp lực phun vữa nhỏ 1000kN đường kính bầu neo xác định 1.5÷2.0 d với d đường kính lỗ khoan Do đường kính lỗ khoan trường hợp D = 1.75 x 0.15 =0.2625m Để đảm bảo làm việc neo neo phải chịu tải trọng thử Khi Tu ≥ Tt, từ số liệu tải trọng neo ta tính chiều dài bầu neo thiết kế Lb với hệ số an toàn cho thiết kế bầu neo FS = 2.0 ta tính chiều dài neo dính bám cần thiết - Cấu tạo phận neo: Với thông số neo chọn xác định kết hợp với dẫn nhà cung cấp ta có cách bố trí neo hợp lí Đồng thời xác định lực căng cần thiết, tải trọng khoá neo, điều kiện bảo vệ neo d Xác định tải trọng khoá neo Tải trọng khoá neo chọn dựa tải trọng thiết kế, thường lấy khoảng 75% - 100% tải trọng thiết kế, tải trọng khoá neo thường lấy tải thiết kế thường sử dụng 122 e Kiểm tra neo đất * Kiểm tra giao diện đất/vữa Sau lắp đặt neo tiến hành thử tải neo để xác định lại sức kháng neo Ngồi sử dụng cơng thức tính tốn sức kháng cực hạn neo theo cơng thức chương FHWA hay BS 8081 với hệ số an tồn dùng sử dụng cơng thức FS = 2.0 Τ a = Τ u FS ≥ Τi (5.3) Trong đó: Tu – Sức kháng cực hạn neo tính theo cơng thức Ta – Sức kháng cho phép neo Ti – Ứng lực ban đầu neo * Kiểm tra giao diện vữa/neo Ứng suất dính bám giới hạn giao diện vữa/dây neo xác định dựa giả thiết: ứng suất dính bám giới hạn đồng chiều dài dính bám cáp neo Giá trị dính bám vữa/dây neo dùng hay kiến nghị thực tế lấy theo bảng 28 dây neo loại cáp, theo qui trình BS 8081- 1989 Ngoài lực ma sát vữa/dây neo tính tốn: Tfs = φ.π.ds.Lb.fbu ≤ Tt Trong đó: (5.4) Tfs – Lực ma sát vữa dây neo (kN) φ – Hệ số ds – Đường kính dây neo (m) Lb – Chiều dài dính bám dây neo (m) fbu – Ma sát vữa dây neo f bu = f u fu – Cường độ chịu nén vữa xi măng (kN/m2) * Xác định ứng lực neo truyền vào kết cấu 123 Sau khoá neo, tải trọng truyền cho neo xảy tượng mát học biến dạng neo Trong trình sử dụng tác dụng tải trọng cáp neo bị chùng dão, mát ứng suất lấy 5.6% (theo BS 8081) Tính tốn mát ứng lực biến dạng neo: Τ ld Trong đó: = ∆l.Ε Αs L (5.5) f Tld – Ứng lực mát biến dạng neo (kN) ∆l – Biến dạng neo (m) Ở ∆l = 0.0016m E – Môđuyn đàn hồi (kN/m2) As – Diện tích dây neo (m2) Lf – Chiều dài tự dây neo (m) Tính toán mát ứng lực từ biến: Ttb = fcr.Tneo Trong đó: (5.6) Ttb – Ứng lực mát từ biến (kN) fcr – Hệ số ma sát từ biến Thông thường chọn fcr = 4% Tneo – Tải trọng khố neo (kN) Từ ta xác định ứng lực dài hạn neo: Tla = Tneo - Tld - Ttb - Tus Trong đó: (5.7) Ttb – Ứng lực mát từ biến (kN) Tld – Ứng lực mát biến dạng (kN) Tus – Ứng lực mát trùng ứng suất (kN) Tneo – Khả chịu tải neo (kN) Tla – Khả chịu tải lâu dài neo (kN) Kết tính tốn trị số thiết kế neo tổng hợp theo bảng sau: BẢNG TỔNG HỢP CÁC TRỊ SỐ THIẾT KẾ NEO Tên gọi Góc nghiêng neo Đường kính danh định cáp Chiều dài dính bám neo Tổng chiều dài neo Kí Đơn hiệu vị độ α ds mm Lb m L m Hàng 30 15 7.5 20.5 Hàng 30 15 7.5 20.5 Hàng 30 15 7.5 20.5 Hàng 30 15 7.5 20.5 124 Tên gọi Đường kính hố khoan Đường kính bầu neo Cường độ cực hạn dây neo Hệ số hiệu neo Cường độ cực hạn neo Mất mát ứng suất biến dạng Mất mát ứng suất chùng ứng suất Mất mát ứng suất từ biến Khả chịu tải lâu dài neo Lực căng neo Tải trọng khoá neo Tổng chiều dài neo Khoảng cách neo theo cột K/c neo theo hàng Kí Đơn hiệu vị Dh m D m Pult kN feff Tult kN Tld kN Tus kN Ttb kN Tld kN T kN Tneo kN m ΣL Sc m Sh m Hàng 0.15 0.26 1855 0.507 1380 14.56 13 108.8 1243 600 600 1280 3.0 3.0 Hàng 0.15 0.26 1855 0.507 1380 14.56 13 108.8 1243 600 600 1260 3.0 3.0 Hàng 0.15 0.26 1855 0.507 1380 14.56 13 108.8 1243 600 600 1240 3.0 3.0 Hàng 0.15 0.26 1855 0.507 1380 14.56 13 108.8 1243 600 600 1220 3.0 3.0 Kết kiểm toán chương trình SLOPE/W thể sau: Với phương án thiết kế trên, mái taluy đào kiểm tốn SLOPE/W thu hệ số an tồn: 125 ¾ K= 1.388 theo phương pháp Ordinary ¾ K= 1.567 theo phương pháp Bishop ¾ K= 1.258 theo phương pháp Janbu BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG XỬ LÝ Đào đất mái taluy, đất cấp Rãnh taluy Đơn vị m3 m BTXM M150 rãnh taluy m3 97.78 Đá hộc xây vữa M100 hố thu Số lượng vị trí neo tương ứng với chiều dài neo kể m3 151.31 250 STT Hạng mục Khối lượng 17458.07 342.93 Theo phương án này, khối lượng đào đất giảm nhiều Mặt khác, hệ số an toàn K=1.567 đảm bảo ổn định trượt (Ktc=1.3, quy trình khảo sát thiết kế biện pháp ổn định đường vùng có hoạt động trượt, sụt lở 22TCN 171-87) Hơn nữa, với độ dốc mái taluy 1:1, chiều cao mái taluy bậc 6m cộng thêm dật cấp rộng 2m nên phạm vi chiếm dụng taluy xem nhỏ so với phương án Ngoài ra, sử dụng phương án kết hợp với biện pháp bê tông phun bề mặt taluy xem mái dốc không bị ảnh hưởng nước mặt Tác giả kiểm tra ồn định mái dốc trường hợp dung trọng tự nhiên lớp đất tăng lên đồng thời lực dính giảm nhiều đả cho kết hệ số an toàn Kmin≥1.3 Do đó, phương án khả thi 5.2.2.4 Phương án sử dụng hệ thống SBMA: Theo tính tốn cho trường hợp với chiều dài dính bám 7.5m đường kính lỗ khoan 0.2625m khả chịu tải cực hạn huy động Tult=1380kN Nhưng bên cạnh hệ số hiệu đạt feff = 0.507 Điều có nghĩa sử dụng 50% khả chịu lực neo gây nên lãng phí lớn 126 Với cách bố trí neo trên, tác giả tính tốn sử dụng hệ thống SBMA gồm neo đơn vị có chiều dài dính bám 2.5m bố trí so le theo chiều ngang hố khoan song song liên chiều sâu lỗ khoan ™ Trình tự tính tốn hệ thống SBMA : - Tính ứng suất dính bám trung bình neo thông thường: τavg = Tult/π x d x L (5.8) Trong đó: - Tult : khả chịu tải cực hạn (kN) D : đường kính bầu neo (m) L :chiều dài dính bám neo (m) Tính ứng suất cực hạn cho đoạn dính bám ngắn: τult = τavg / feff (5.9) Trong đó: - τult : ứng suất dính bám cực hạn (kN) τavg : ứng suất dính bám trung bình (kN) feff : hệ số hiệu quả, feff = 1.6 x L-0.57 L :chiều dài dính bám neo (m) Tính hệ số hiệu neo đoạn dính bám ngắn : feff = 1.6 x L-0.57 - Tính ứng suất dính bám trung bình neo đơn vị: τavg = τult x feff - (5.10) (5.11) Tính khả chịu lực tới hạn neo đơn vị: tult = τavg x π x d x L (5.12) 127 - Tính khả chịu lực tới hạn hệ thống SBMA: Tult = Σ tult (5.13) Kết tính tốn hệ thống SBMA dược trình bày bảng sau: BẢNG TỔNG HỢP CÁC TRỊ SỐ THIẾT KẾ NEO Stt Các trị số thiết kế Đơn vị Giá trị Ứng suất dính bám trung bình neo thơng thường kN/m2 223.23 Ứng suất dính bám tới hạn đoạn neo kN/m2 440 Hệ số hiệu đoạn neo, L=2.5m Ứng suất dính bám trung bình neo đơn vị kN/m2 417.60 Khả chịu lực tới hạn neo đơn vị kN 860.49 Khả chịu lực tới hạn hệ thống kN 2581.47 0.95 Theo phương án này, hệ số hiệu sử dụng neo với chiều dài dính bám tăng lên khoảng 87% (feff =0.95 SBMA so với feff = 0.507 phương án dùng neo thông thường) tương ứng với khả chịu lực tới hạn neo tăng thêm khoảng 87% Ngồi tác giả tính tốn rút ngắn chiều dài dính bám xuống cịn 5m (2 neo đơn vị có chiều dài dính bám L=2.5m) khả chịu lực tới hạn hệ thống SBMA tương đương với khả chịu lực tới hạn neo thơng thường Do đó, so với phương án dùng neo thơng thường, phương án có hiệu 5.3 KẾT LUẬN: Qua việc so sánh phương pháp thường ta thấy rằng: • Neo đất phương pháp phù hợp với điều kiện khu vực nêu trên, đảm bảo kỹ thuật thiết kế chi phí xây dựng thích hợp Chiều dài neo khu vực xử lí an tồn từ 18 – 30m, bầu neo đặt lớp đất tốt, ổn định 128 • Thiết kế gia cố mái taluy neo đất giải pháp cho phép giảm độ dốc mái đào, giảm khối lượng công tác đào đất từ 70% - 90%, tránh đào cắt nhiều vào núi, đảm bảo điều kiện kỹ thuật thiết kế đồng thời giữ cảnh quan, bảo vệ mơi trường khu vực có tuyến đường qua • So với loại neo thơng thường, rõ ràng dùng hệ thống SBMA khả tận dụng sức chịu tải neo tăng lên đáng kể từ giảm chiều dài neo, nâng cao yếu tố kinh tế kỹ thuật phương án dùng neo • Để phát huy khả dùng neo đất gia cố mái taluy, cần phải kết hợp thiết kế thoát nước tốt bề mặt mái đào nước mưa thấm vào lớp đất mái dốc, đặc biệt điều kiện mưa kéo dài dễ gây bảo hòa cho lớp đất, làm giảm sức chống cắt đất nhiều làm giảm lực ma sát giao điện đất/vữa • Trong phạm vi góc nghiêng đề nghị đặt neo so với phương đứng từ 150 ÷ 450 , hệ số an toàn Kmin thay đổi tăng dần góc nghiêng từ 150-300 qua góc nghiêng 300 hệ số an toàn Kmin lại giảm dần Như vậy, với góc nghiêng đặt neo 300 cho hệ số an toàn Kmin lớn 129 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN: Sau nghiên cứu chương luận văn, tác giả rút số kết luận sau: Trong biện pháp gia cố chống sạt lở mái taluy đường miền núi, giải pháp dùng neo để gia cố giải pháp hợp lý Nó cho phép giảm khối lượng lớn (70-80%) công tác đào đất, tránh gây ảnh hưởng q nhiều vào mơi trường xung quanh vấn đề bảo vệ tài nguyên môi trường yếu tố quan trọng thời điểm tượng thời tiết ngày phức tạp gây nhiều đợt sạt lở đất, lũ quét nghiêm trọng với cường độ ngày lớn xuất thường xuyên Đối với hình thức neo mà sức chịu tải hồn tồn dính bám dọc thân neo (sự ma sát bên) chiều dài bầu neo (chiều dài dính bám) yếu tố định đến khả chịu tải neo,chiều dài dính bám neo tỉ lệ thuận với sức chịu tải neo Tuy nhiên loại neo thông thường, theo kết nghiên cứu rõ ràng phân bố ứng suất dọc toàn chiều dài dính bám neo khơng đồng dẫn tới việc không nâng cao sức chịu tải neo tăng chiều dài dính bám neo Với cách sử dụng đoạn chiều dài dính bám neo ngắn bố trí xen kẽ hệ thống SBMA nêu nâng cao hiệu phương pháp dùng neo Qua công trình thực tế thực nước phát triển giới, gần nước khu vực ASEAN chứng minh khả chịu tải neo dùng hệ thống SBMA cao sức chịu tải neo thông thường từ 80-200% Trong phạm vi góc nghiêng đề nghị đặt neo so với phương đứng từ 150 ÷ 450 , hệ số an toàn Kmin thay đổi tăng dần góc nghiêng từ 150-300 130 qua góc nghiêng 300 hệ số an toàn Kmin lại giảm dần Như vậy, với góc nghiêng đặt neo 300 cho hệ số an toàn Kmin lớn II KIẾN NGHỊ: Từ nghiên cứu đánh giá trên, tác giả có kiến nghị đưa phương hướng nghiên cứu phát triển sau: Trong hệ thống SBMA: khoảng cách theo phương ngang hố khoan neo đơn vị vấn đề cần nghiên cứu sâu đề tài sau Cần có nghiên cứu thực tế để tìm thơng số khả dính bám giao diện vữa/đất sử dụng neo (qua thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn trường) ứng với điều kiện địa chất khác Việt Nam Việc xác định xác chiều dài dính bám tối ưu vấn đề phức tạp cần tiến hành nhiều thí nghiệm để chứng minh thời gian đầu tác giả kiến nghị sử dụng chiều dài dính bám tối thiểu theo tiêu chuẩn BSI 8081:1989 3m Cần có tìm hiểu sâu vể ảnh hưởng chiều dài bầu neo đến làm việc hệ thống neo ổn định mái dốc Xem xét tính đến yếu tố chuyển vị ngang vào kiểm tốn tính ổn định mái dốc 129 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Quý An- Nguyễn Cơng Mẫn – Nguyễn Văn Q Cơ học đất Nhà xuất giáo dục – 1995 [2] Dương Học Hải – Nguyễn Xuân Trục Thiết kế đường ô tô _ tập Nhà xuất giáo dục – 1990 [3] Vũ Đình Phụng, Vũ Quốc Cường Cơng nghệ vật liệu xây dựng đường (tập 1) NXBXD (2005) [4] Nguyễn Hữu Đẩu Biên dịch tiêu chuẩn Anh “ Neo đất” BS8081:1989, viện khoa học công nghệ GTVT, Hà Nội- 2001 [5] Phạm Minh Tuấn Luận văn cao học, Đại học kỹ thuật Tp HCM – 2005 [6] Dương Học Hải – Hồ Chất Phòng chống tượng phá hoại đường miền núi Nhà xuất khoa học kỹ thuật, HN – 2002 [7] Tony Barley,1995 Theory and practice of the single bore multiple anchor system [8] Anthony D.Barley, Chris R Windsor, 2000.Recent advances in ground anchor and ground reinforcement technology with reference to the development of the art (2000) [9] Anthony D.Barley,1997 Ground anchor tendon protected against corrision and damage by a double plastic layer [10] Helmut Ostermeyer, Tony Barley Fixed anchor design guideline (from geotechnical engineering handbook Vol.2, Pub.Ernst & Sohn,2003 [11] Nguyễn Quang Chiêu Thiết kế tường chắn đất NXBGTVT (2004) [11] Lindy M.Johnson, John P.Turner, 2003 Performance of permanent ground anchors for landside stabilization [12] GS.TSKH Nguyễn Văn Quảng,2003 Chỉ dẫn thiết kế thi công cọc baret, tường đất neo đất TÓM TẮT LÝ LỊCH HỌC VIÊN I Tóm tắt: - Họ tên: Lê Phương Nam Phái: Nam - Sinh ngày: 14/02/1979 Nơi sinh: Đà Nẵng II Địa liên lạc: - Nhà riêng: 688/2/1/5 Hương Lộ Phường Bình Trị Đông A, Quận Bình Tân, Tp Hồ Chí Minh - Điện thoại liên lạc: 0933406802 - Cơ quan công tác: Công Ty Cổ Phần TVTK GTVT Phía Nam III Quá trình đào tạo : Năm 1997 – 2002: Sinh viên trường Đại Học Giao Thông Vận Tải sở Tốt nghiệp đại học: năm 2002 Hệ: Chính quy Trường: Đại học Giao Thông Vận Tải sở – Quận – TP.HCM Chuyên ngành: Xây dựng Cầu đường Năm 2005: Học viên cao học Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Xây Dựng Đường Ô Tô Và Đường Thành Phố Mã số học viên: 00105016 IV Quá trình công tác : Từ năm 2002 – đến nay: Công Ty Cổ Phần Tư Vấn Thiết Kế GTVT phía Nam ... làm biện pháp gia cố chống sạt lở mái taluy dương số đường vùng núi Miền Trung Tây Nguyên Đề tài nghiên cứu mang tên :“ Nghiên cứu tính tốn chiều dài bầu neo biện pháp dùng neo để gia cố taluy đường. .. ĐƯỜNG MIỀN NÚI II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : Nhiệm vụ: Nghiên cứu phương pháp tính tốn chiều dài bầu neo (chiều dài dính bám) biện pháp dùng hệ thống nhiều neo hố khoan để gia cố taluy đường miền. .. Đường Ô Tô Và Đường Thành Phố Mã nghành : 60.58.30 Phái : Nam Nơi sinh : Đà Nẵng MSHV : 00105016 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN CHIỀU DÀI BẦU NEO TRONG BIỆN PHÁP DÙNG NEO ĐỂ GIA CỐ TALUY ĐƯỜNG